DE3510450A1 - Schaltung zum selbstkommutierten ausschalten einer leistungsschaltvorrichtung - Google Patents

Description

General Electric Company

Schaltung zum selbstkommutierten Ausschalten einer Leistungsschaltvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung, die das Ausschalten einer Leistungsschaltvorrichtung gewährleistet, und betrifft insbesondere eine neue Schaltung zum selbstkommutierten Ausschalten von verriegeltenLei-

oder cBerflachen

stungsschaltvorrichtungen vom Isolierschicht^IG oder insulated-gate)-Transistor/Gleichrichter-Typ.

(IGT),

Es ist bekannt, daß der IG-Transistor / der manchmal auch

TlGR)

als IG-Gleichrichter/bezeichnet wird, erwünschte Leistungssteuereigenschaften hat, weil er (1) wie ein Leistungsfeldeffekttransistor eine spannungsgesteuerte Vorrichtung ist und (2) einen Sättigungsspannungsabfall ähnlich dem eines bipolaren Leistungstransistors und niedriger als der des typischen Leistungsfeldeffekttransistors hat. Der Isolierschichttransistor (IGT) hat eine unerwünschte Einrast- oder Verriegelungseigenschaft, weil parasitäre Transistoren in der IGT-Struktur sich in dem leitenden Zustand verriegeln und dadurch bewirken können, daß die Möglichkeit verlorengeht, das Aus-

schalten des Vorrichtungshauptstromflusses durch Verringerung der Gate-Source-Spannung der Vorrichtung zu steuern. Der Vorrichtungshaltestrom, d.h. der Kollektor-Emitter-Strom, bei dem die IGT-Struktur bei einer Gateansteuerung von im wesentlichen null entriegelt wird, liegt wenigstens zwei Größenordnungen unter der Stromstärke, die das Auftreten der Verriegelungserscheinung bewirkt. Eine typische IGT-Vorrichtung, die sich verriegeln kann, während sie einen Kollektorstrom von 20 A leitet, wird daher erst entriegelt, wenn der Kollektorstrom unter 0,2 A fällt, und zwar bei einer Gate-Emitter-Spannung von im wesentlichen null. Dieselbe IGT-Vorrichtung könnte jedoch bei etwa 10 A Kollektorstrom entriegelt werden, wenn die Gateansteuerung eingeschaltet gelassen wird; das Eingeschaltetlassen der Gateansteuerung widerspricht jedoch dem gewünschten Ausschalten der Vorrichtung. So hat zwar die Verwendung von einem (oder mehreren parallel geschalteten) IGT oder IGR zum Schalten von Laststrom aus einer Unipolaritätsquelle eines Typs, der charakterisiert werden könnte als eine Gleichstromzwischenkreis-Kondensator-Quelle, eine gleichgerichtete Wechselstromquelle mit starker Welligkeit und dgl., oder die Verwendung von mehreren derartigen Vorrichtungen zum Schalten des Laststroms aus einer Bipolaritätswechselstromquelle, deutliche Vorteile gegenüber der Verwendung des üblichen Leistungsfeldeffekttransistors im Hinblick auf Verlustleistungsgesichtspunkte, diese Vorteile können jedoch durch das Verriegelungsproblem aufgehoben werden. Da die Verriegelung auf verschiedene Erscheinungen zurückzuführen sein kann (z.B., ohne notwendigerweise darauf beschränkt zu sein, den Einschaltstromstoß, Einschwingvorgänge der Versorgung, das zu schnelle Verringern der Gate-Emitter-Spannung und dgl.), wenn versucht wird, in den Ausschaltzustand zu gelangen, findet der

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Leistungsschaltungsentwerfer häufig, daß sich die Vorrichtung vom IGT-Typ verriegelt hat und deshalb durch Beseitigen der Gateelektrodenansteuerung nicht ausgeschaltet werden kann. Bei Gleichstromschaltzwecken muß der Gleichstromzwischenkreisstrom auf weniger als etwa 1% des Verriegelungsstromwertes zusammenbrechen, wogegen bei gleichgerichteten oder Bipolaritätswechselstromschaltungen die Quellenwellenform nahezu einen natürlichen Stromnullwert erreichen muß, bevor die Vorrichtung selbst den Verriegelungszustand verläßt und sich selbst ausschaltet, nachdem die Gate-Emitter-Ansteuerspannung beseitigt worden ist. In dem erstgenannten Fall wird ein Zusammenbruch des Verriegelungsstromwertes auf weniger als etwa 1% in einer praktischen Schaltung fast niemals vorkommen. In jedem Fall kann entweder die Last oder die IGT-Schaltvorrichtung durch die übermäßige Verlustleistung zerstört werden, die während der übermäßigen Stromleitungszeit auftritt, welche durch das Verriegeln der IGT/IGR-Leistungsschaltvorrichtung hervorgerufen wird.

Es ist deshalb äußerst erwünscht, eine Schaltung zur Verfügung zu haben, die in der Lage ist zu erkennen, wann eine Leistungsschaltvorrichtung vom IGT/IGR-Typ in einem verriegelten Zustand ist, und ein Ausschalten dieser Vorrichtung bei einem viel höheren Wert des Stroms als dem des normalen Haltestroms zu bewirken.

Gemäß der Erfindung enthält eine Schaltung zum selbstkommutierten Ausschalten einer Leistungsschaltvorrichtung vom IGT/IGR-Typ, welche eine Gateelektrode und eine Stromflußschaltung hat, die durch das Ansteuersignal an der Gateelektrode gesteuert wird, eine Einrichtung zum überwachen eines laststrombezogenen Parameters (z.B. der Spannung an dem gesteuerten Kreis der Vorrichtung), um einen verriegelten Zustand zu entdecken; eine Einrichtung zum überwachen

der Gateansteuersignalgröße, um eine Verringerung dieser Größe zu erkennen, die ausreicht, um ein Ausschalten des Stromflusses in dem gesteuerten Kreis der Schaltvorrichtung zu erfordern; und eine Einrichtung zum impulsweisen Erzeugen des Gateansteuersignals auf das Erkennen sowohl einer Gateansteuersignalausschaltgröße als auch eines verriegelten Zustands der Vorrichtung hin, um die Vorrichtung zu veranlassen, bei einer Stromgröße auszuschalten, die größer ist als die des normalen Haltestroms der Vorrichtung.

In einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform einer selbstkommutierten Ausschaltschaltung zur Verwendung bei einer Vorrichtung, die eine unipolare Spannung schaltet, überwachen zwei Komparatoren die IGT/IGR-Kollektor- bzw. -Gatespannungen, um jeweils einen vorbestimmten Logikpegel an einer Logikeinrichtung zu erzeugen, wenn ein verriegelter Zustand der Kollektorspannungsgröße erkannt wird, während eine Ausschaltgröße des Gateansteuerspannungssignals vorhanden ist. Die Logikeinrichtung legt dann zyklisch das Gatesignal an und beseitigt es wieder, bis die Schaltvorrichtung aus dem verriegelten Zustand heraus ist.

In anderen gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen zum Steuern einer periodischen Wechselspannung unter Verwendung von mehreren IGT/IGR-Vorrichtungen wird die Spannung des gesteuerten Kreises an jeder Vorrichtung überwacht, um zu erkennen, ob irgendeine der Vorrichtungen in dem verriegelten Zustand ist, und die Logikeinrichtung legt zyklisch das Gateansteuersignal an und beseitigt es wieder, um die verriegelte Schaltvorrichtung zu veranlassen, bei einem Stromwert auszuschalten, der wesentlich (d.h. typisch wenigstens eine Größenordnung) größer ist als der Wert des normalen Haltestroms derselben.

Die Erfindung schafft demgemäß neue Schaltungen zum selbstkommutierten Ausschalten von verriegelten Leistungsschalthalbleitern, insbesondere vom IG-Transistor/Gleichrichter-Typ.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein Schaltbild einer gegenwärtig be

vorzugten Ausführungsform der selbstkommutierten Ausschaltschaltung nach der Erfindung, verbunden mit einer IG-Leistungsschaltvorrichtung, bei der die Schaltung benutzt wird, einer Last und einer unipolaren Quelle, zur Erläuterung der Grundprinzipien der Arbeitsweise der Schaltung nach der Erfindung,

die Fig. 1a-1f eine Schar von zeitkoordinierten Diagrammen, welche die Signalspannungswellenformen an verschiedenen Punkten in der Schaltung nach Fig. 1 veranschaulichen, und

die Fig. 2a, 2b Schaltbilder eines Teils der Schaltung

nach Fig. 1, wobei mehrere IGT/IGR-Vorrichtungen zum Schalten einer Bipolaritätswechselspannung an eine zugeordnete Last benutzt werden.

Gemäß Fig. 1 wird eine gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform der Schaltung 10 zum selbstkommutierten Ausschalten ei-

Cfoerflächen- bzw.
nes zugeordneten/Isolierschichttransistors (IGT) oder eines Isolierschichtgleichrichters (IGR) 10' benutzt, der den

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Stromfluß von einer Unipolaritätsquelle 12 zu einer Last 11 steuert. Zu Erläuterungszwecken ist die Unipolaritätsquelle 12 eine Testquelle, in der eine Gleichstromquelle 12a veränderlicher Größe benutzt wird, deren negative Klemme mit einer gemeinsamen Quellenklemme 12-1 verbunden ist. Die Gleichstromquelle 12a lädt einen Gleichstromzwischenkreiskondensator 12b, der den Kapazitätswert C hat, über einen Ladewiderstand 12c auf, der den Widerstandswert R hat. Die Spannung an dem Zwischenkreiskondensator 12b, der zwischen die gemeinsame Versorgungsklemme 12-1 und die Versorgungsausgangsklemme 12-2 geschaltet ist, soll durch Einschalten und Ausschalten der IGT-Schaltvorrichtung 10" an die Last 11 angelegt bzw. nicht angelegt werden. Demgemäß ist die Last 11 über die Unipolaritätsversorgungsausgangsklemme 12-2 und eine erste Klemme 1Oa der Steuerschaltung mit einer Kollektorelektrodenanschlußklemme 10'a der Schaltvorrichtung der Steuerschaltung und mit der Kollektorelektrode der IGT-Schaltvorrichtung 10' verbunden. Die gemeinsame Versorgungsklemme 12-1 ist mit einer Steuerschaltungsklemme 10b verbunden, die sich auf gemeinsamem Schaltungspotential befindet; die Emitterelektrode der IGT-Schaltvorrichtung ist mit einer weiteren gemeinsamen Schaltungspotentialklemme 10'b verbunden, um den Source-Schaltvorrichtungsrückstromkreis zu schließen. Die Gateelektrode der IGT-Schaltvorrichtung 10' ist mit einer Steuerschaltungsgatesteuerklemme 10'c verbunden, an der die Gate-Emitter-Steuerspannung V₁₀Ir. erscheint.

Gemäß der Erfindung wird ein laststrombezogener Parameter des stroitileitungsgesteuerten Kreises der IGT/IGR-Vorrichtung durch eine erste Vergleichseinrichtung überwacht, in der ein erster Komparator 14 benutzt wird. Der überwachte Parameter kann die Spannung zwischen den Klemmen 10'a und 10'b sein, wie dargestellt, oder der Anode/Kollektor-Strom der Vorrichtung 10' (abgetastet an einem nicht dargestellten Reihen-

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widerstand) oder irgendein anderer Parameter, der zu dem Stromfluß des gesteuerten Kreises der Vorrichtung in Beziehung steht. In der dargestellten Spannungsüberwachungsausführungsform ist ein invertierender Minuseingang 14a des Komparators 14 über einen Strombegrenzungswiderstand 15 mit der Kollektor/ Anode-Klemme 10'a der Steuerschaltung verbunden. Der andere, nichtinvertierende Pluseingang 14b des Komparators 14 empfängt ein Referenzpotential, das so gewählt ist, daß die Spannung an dem Komparatorausgang 14c sich zwischen einem ersten und einem zweiten Binärlogikwert ändern wird, wenn die Spannung an der Klemme 10'a oberhalb bzw. unterhalb der Spannung an dem Eingang 14b ist. Die Spannung an dem Eingang 14b muß ein gewisser vorbestimmter Wert sein, der der Vorrichtung 10' zugeordnet ist, die tatsächlich im ausgeschalteten Zustand ist. In dem hier beschriebenen Beispiel wird das positive Schaltungsbetriebspotential +V, z.B. ein Betriebspotential von +15 Volt,für das Referenzsignal an dem Eingang 14b als Vorwärts- oder gestättigter Spannungsabfall zwischen den Klemmen 10'a und 10'b benutzt, den eine "eingeschaltete" Vorrichtung 10" nie überschreiten sollte. Daher wird der Ausgang 14c des ersten Komparators 14 eine Spannung führen, die auf einem hohen, 1-Pegel ist, wenn die Spannung an dem ersten Eingang 14a des Komparators, welche die Spannung des gesteuerten Kreises der Schaltvorrichtung ist, kleiner ist als die Größe +V (was eine eingeschaltete Vorrichtung anzeigt), und einen niedrigen oder O-Pegel, wenn die Spannung an dem Eingang 14a die Spannung +V übersteigt, was anzeigt, daß die Vorrichtung 10' im ausgeschalteten Zustand ist.

Die Spannung an dem Ausgang 14c des ersten Komparators wird an einen ersten Eingang 16a eines zwei Eingänge aufweisenden UND-Gatters 16 angelegt. Die Spannung V₁₆ an diesem Eingang wird deshalb auf einem,hohen, 1-Pegel sein, wenn die Leistungsschaltvorrichtung 10" normal leitend

oder in dem eingerasteten oder verriegelten Zustand ist, und wird auf dem niedrigen, O-Pegel sein, wenn die Vorrichtung 10' in ausgeschaltetem Zustand ist.

Die Spannung V._, an der Gateansteuerklemme 10 *c wird an den Eingang einer Verzögerungseinrichtung 18 angelegt, die einen Widerstand 18a in Reihe mit einer Zeitverzögerungskapazität 18b zwischen der Klemme 10¹C und dem gemeinsamen Schaltungspotential aufweist. Die Größen des Widerstands 18a und der Kapazität 18b werden so gewählt, daß sich eine gewünschte Verzogerungszeitkonstante ergibt. Der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 18a und der Kapazität 18b ist mit einem invertierenden Minuseingang 20a eines weiteren Komparators 20 verbunden, der Teil einer zweiten Vergleichseinrichtung ist. Der andere, nichtinvertierende Pluseingang 20b des zweiten Komparators 20 ist mit der Ausgangsverbindung einer Referenzteilerschaltung 22 verbunden, die einen ersten Widerstand 22a enthält, der zwischen eine Referenzspannung V_„„ an einer Klem me 10d und einen zweiten Komparatoreingang 20b geschaltet ist, und ein weiteres Widerstandselement 22b, das zwischen den Eingang 20b und den Ausgang 20c des zweiten Komparators 20 geschaltet ist. Der Komparatorausgang 20c ist mit dem anderen Eingang 16b des UND-Gatters 16 verbunden. Die Referenzspannung an der Klemme 1Od wird in Verbindung mit den Werten von Referenzwiderständen 22a und 22b so festgelegt, daß die Spannung an dem nichtinvertierenden Eingang 20b des zweiten Komparators 20 im wesentlichen auf oder etwas unterhalb der Gateschwellenspannung der Schaltvorrichtung 10' ist. Die Referenzspannung an der Schaltungsklemme 10d kann das Schaltungsbetriebspotential +V sein, wobei das Verhältnis des Widerstands 22a zu dem Widerstand 22b durch Einstellen der Widerstände so festgelegt wird, daß die Spannung an dem Komparatorausgang 20c auf einen niedrigen Logikwert abfällt, wenn eine Gatespannung an der Klemme 10¹C im stationären Zustand mit einer Größe vorhanden ist, die zum

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Einschalten der Vorrichtung 10' ausreicht.

Die Schaltungssteuereingangsspannung V. wird zwischen einer Eingangsklemme 1Oc und der gemeinsamen Schaltungsklemme 10b angelegt. Die Klemme 10c ist mit einem ersten Eingang 24a eines zwei Eingänge aufweisenden ODER-Gatters 24 verbunden, dessen anderer Eingang 24b mit dem Ausgang 16c des UND-Gatters 16 verbunden ist. Der Ausgang 24c des ODER-Gatters 24 ist mit der Gateelektrodenklemme 10'c der Schaltvorrichtung verbunden; und typisch ist der Gatterausgang 24c mit der Klemme 10'c über eine Einrichtung 26 zum Steuern der zeitlichen Änderung (dv/dt) der Gatespannung verbunden. Es sind zwar viele Ausführungsformen der Steuerschaltungsanordnung zum Steuern der zeitlichen Änderung der Gatespannung bekannt, zur Erläuterungszwecken ist hier jedoch ein einzelner Widerstand 26' zwischen den Gatterausgang 24c und die Steuerelektrodenklemme 10*c geschaltet. Durch richtige Wahl der Größe des Widerstands 26' wird die Geschwindigkeit festgelegt, mit der die Gate-Emitter-Kapazität der Leistungsschaltvorrichtung 10' aufgeladen wird, und somit die Geschwindigkeit gestgelegt, mit der die Schaltvorrichtung 10" bei einem hohen, 1-Pegel an dem Gatterausgang 24c eingeschaltet wird. Nachdem die Einschalt-Gate-dv/dt-Charakteristik so festgelegt worden ist, wird die Zeitkonstante der Zeitverzögerungseinrichtung 18 so gewählt, daß sie ausreichend lang ist, um der Schaltvorrichtung 10" zu gestatten, ein normales Einschalten bei einem 1-Pegel an dem Gatterausgang 24c auszuführen, bevor die Spannung an dem Ausgang 20c des zweiten Komparators 20 auf einen hohen, 1-Pegel von dem O-Pegel aus ansteigt, der daran vorhanden ist, wenn die Steuerelektrodenklemme 10'c auf einem niedrigen Spannungspegel ist.

Der hohe, "Einschalt"-Wert der Gatespannung ist vorhanden, wenn entweder die Eingangsspannung V. auf einem hohen Pegel (beispielshalber +V Volt) ist oder wenn der Ausgang 16c

des UND-Gatters 16 auf einem hohen Pegel ist, und die Gateelektrode der Schaltvorrichtung 10' wird einen niedrigen O-Pegel nur empfangen, wenn sowohl die EingangsSteuerspannung VjJ₁ auf einem "Aus"-Pegel von z.B. etwa 0 Volt und die Spannung an dem Ausgang 16c des UND-Gatters auf einem niedrigen, O-Pegel von z.B. etwa 0 Volt ist.

Gemäß den Fig. 1 und 1a-1f arbeitet die Steuerschaltung mit einer einzelnen gesteuerten IGT/IGR-Vorrichtung 10' bei der Steuerung des Stromflusses in einer Last 11 aus einer Unipolaritätsquelle 12 folgendermaßen: Im Einschaltbetrieb vor der Einschaltzeit t_n ist die Eingangsspannung V. (Fig. 1a) auf dem "Aus"-Pegel, der als ein niedriger, O-Pegel dargestellt ist. Die Eingangsspannung ist auf diesem Pegel für eine ausreichende Zeit gewesen, um zu bewirken, daß die Gatespannung an der Klemme 10'c (Fig. 1b) ebenfalls auf einem niedrigen, O-Pegel ist und daß die Ausgangsspannung des zweiten Komparators 20 an dem zweiten Eingang 16b des UND-Gatters 16 (Fig. 1e) auf einem hohen 1(oder +V)-Pegel ist. Die Vorrichtung 10' ist in dem ausgeschalteten Zustand gewesen, und die Kollektor/Anode-Spannung, d.h. die Spannung an dem ersten Komparatoreingang 14a (Fig. 1c) hat den Wert der Spannung +V an der Quellenausgangsklemme 12-2 erreicht, wogegen der Ausgang des ersten Komparators einen niedrigen, O-Pegel (Fig. 1d) an dem ersten Eingang 16a des UND-Gatters 16 ■ geliefert hat. Auf den niedrigen Pegel an wenigstens einem Eingang, z.B. an dem Eingang 16a, hin ist die Spannung an dem Ausgang 16e des UND-Gatters (Fig. 1f) auf dem niedrigen, O-Pegel.

Zu der Einschaltzeit t_Q wird die Eingangsspannung V. auf den hohen, 1(+V)-Pegel geändert und auf diesem bis zu einer späteren Zeit t.. gehalten, zu der der Eingangssteuerspannungsimpuls 25 auf den niedrigen, O-Pegel zurückkehrt. Auf den hohen ,1-Pegel z.Zt. t_Q hin steigt die Gateelektro-

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denspannung an der Klemme 10fc der Schaltvorrichtung 10· an, und zwar mit einer Zeitkonstante, die wie oben erwähnt, durch die Größe des Widerstands 26' und der Gate-Emitter-Eingangskapazität der Vorrichtung 10' festgelegt ist, um diese im wesentlichen exponentiell auf den vollen Eingangspegel 26b einige Zeit danach aufzuladen, wie es in dem Teil 26a gezeigt ist. Nach einer kleinen Einschaltverzögerung a, d.h. zur Zeit t_Q+a (wobei die Zeitkonstanten der Teile der Wellenform 26 und die Zeiten a, b, c, usw. alle aus Darstellungsgründen übertrieben groß dargestellt worden sind), wird daher die Vorrichtung 10' eingeschaltet, wodurch die Kollektor-Emitter-Spannung zwischen den Klemmen 10'a und 10'b auf einen niedrigen Pegel und die Spannung an dem Eingang 14a des ersten Komparators (Fig. 1c) in dem Teil 27a auf den niedrigen Pegel 27b abfällt. Strom fließt von der Quellenausgangsklemme 12-2 aus durch die Last 11, dann durch die Verbindung zwischen den Schaltungsklemmen 10a und 10'a, durch den Kollektor-Emitter-gesteuerten Kreis der Schaltvorrichtung 10' und dann von der Schaltungsklemme 10'b aus zu der Klemme 10b an der zweiten Stromversorgungsklemme 12-1. Auf die Verringerung der Spannung an dem Eingang 14a hin schaltet der Komparator 14 die Spannung an seinem Ausgang 14c um, und die Spannung an dem ersten Eingang 16a des UND-Gatters (Fig. 1d) hat eine auf den hohen, 1-Pegel 28b ansteigende Flanke 28a. Aufgrund der Verzögerung, die durch die Verzögerungseinrichtung 18 hervorgerufen wird, bleibt die Spannung an dem zweiten Eingang 16b des UND-Gatters auf einem hohen Pegel 29a bis zu einer Zeit t_Q+a+t_d, wobei t, die Zeitverzögerung der Verzögerungseinrichtung 18 ist, bevor sie auf einen O-Pegel 29b abfällt. Demgemäß ist für einige Zeit an dem Beginn des Eingangs- "Ein"- Steuerimpulses 25 die Spannung an dem Ausgang 16c des UND-Gatters (Fig. 1f) auf dem 1-Pegel, wie es bei dem Impuls 30a dargestellt ist. Da die Vorderflanke 30a-1 dieses Impulses zu einer Zeit t_Q+a nach dem Anfang des Eingangssteuerimpulses zu der Zeit t_ auftritt und da die abfallende Flanke 30a-2 dieses Impulses zu der Zeit

t_Q+a+t_d auf die abfallende Flanke 29a¹ der Ausgangsspannung des zweiten Komparators hin auftritt und da diese Zeit vor der Zeit t₁ liegt, zu der der Eingangssteuerimpuls 25 auf einen O-Pegel zurückkehrt, ist der Impuls 30a im allgemeinen ausreichend kurz, um keine praktische Auswirkung auf die Gateansteuerspannung zu haben. Wenn Eingangsimpulse 25 sehr kurzer Dauer erforderlich sind, kann sogar der Impuls 30a durch die Verwendung einer bekannten Logikschaltungsanordnung eliminiert werden.

Der normale Ausschaltbetrieb beginnt zur Zeit t., wenn der Eingangsimpuls 25 aufhört und die Eingangsspannung V. auf den O-Pegel fällt. Da die Spannung an dem Ausgang 16c des UND-Gatters zuvor auf den O-Pegel in dem Teil 30b in Fig. 1f zurückgekehrt ist, sind beide Eingänge des ODER-Gatters 24 auf dem O-Pegel, und es ist ein O-Pegel an dem Gatterausgang 24c vorhanden. Die Schaltvorrichtungsgatespannung an der Klemme 10¹C fällt gemäß der Darstellung durch den Teil 26c in Fig. 1b mit einer Zeitkonstante, die durch den Widerstand, z.B. den Widerstand 26',von der Klemme 10'c im wesentlichen bis zu dem gemeinsamen Schaltungspotential festgelegt ist, wobei die Gate-Emitter-Kapazität der Vorrichtung 10' entladen wird. Während der Gatespannungsteil 26c den O-Pegel erst nach einer Zeit t.+c erreicht, wird der Schaltvorrichtungsgateausschaltschwellenwert zu einer früheren Zeit t..+b erreicht, und die Kollektor spannung der Schaltvorrichtung (Fig. 1c) steigt mit der ansteigenden Flanke 27c auf die Größe der Quellenspannung V an. Die an-

steigende Spannung an dem Eingang 14a des ersten Komparators 14 bewirkt, daß das Ausgangssignal an dem Ausgang 14c des ersten Komparators fällt, so daß das Signal an dem ersten Eingang 16a des UND-Gatters (Fig. 1d) eine abfallende Flanke 28c auf den O-Pegel hat. Da die Spannung an dem zweiten Eingang 16b des UND-Gatters gemäß der Darstellung in dem Teil 29b noch auf dem O-Pegel ist, bleibt die Spannung an dem Gatterausgang 16c auf dem niedrigen, O-Pegel,

der die Ausgangsspannung des ODER-Gatters 24 auf ihrem niedrigen Pegel hält, wodurch die Schaltvorrichtung 10' in dem normalen ausgeschalteten Zustand bleibt. Obgleich der Ausgang 20c des zweiten Komparators 20 später auf einen hohen, 1-Pegel ansteigen wird (äquivalent dem Teil 29a einer ausgeschalteten Schaltvorrichtung 10'), wird das daher erst der Fall sein, nachdem der Ausgang 14c des ersten Komparators 14 auf den niedrigen, O-Pegel gefallen ist, und der Gatterausgang 16c wird auf einem niedrigen, O-Pegel bleiben und keine Auswirkung auf die normale Ausschaltfolge haben.

Der verriegelte Ausschaltbetrieb beginnt ebenfalls zur Zeit t.., wenn der Eingangsspannungsimpuls 25 auf den O-Pegel zurückkehrt. Die Spannung an der Klemme 10¹C fällt wieder mit dem Teil 26c. Zur Zeit t.,+b schaltet jedoch die Schaltvorrichtung 10', die in dem verriegelten Zustand ist, nicht aus, und die ansteigende Flanke 27c tritt nicht auf. Stattdessen bleibt die Spannung V₁₄ auf dem niedrigen O-Pegel 27d. Daher steigt die Spannung an den Klemmen 10a/10'a/14a nicht auf den Wert 27' der Quellenspannung V (in Fig. 1c mit gestrichelter Linie dargestellt) an, weil die Vorrichtung 10¹ in dem verriegelten Zustand ist. Die Spannung an dem Ausgang 14c des ersten Komparators bleibt auf einem hohen, 1-Pegel, was zur Folge hat, daß die Spannung an dem ersten Eingang 16a des UND-Gatters auf einem hohen, 1-Pegel 28d bleibt, weil die abfallende Flanke 28c nicht auftritt.

Die fallende Gatespannung an der Gateelektrodenklemme 10'c wird durch die Verzögerungseinrichtung 18 so verzögert, daß der zweite Komparator 20 den Zustand der Spannung an seinem Ausgang 20c zu einer Zeit t₂=t.,+c+t, ändert. Daher fällt zu einer Zeit t₂ (die größer ist als die Zeit t-+c) die Spannung an dem Eingang 20a des zweiten Komparators auf einen Wert, der ausreicht, um den Ausgang 20c des zweiten Komparators und den zweiten Eingang 16b des UND-Gatters auf einen hohen, 1-Pegel zu erhöhen, was durch

die ansteigende Flanke 29c und den anschließenden 1-Pegel-Teil 29d in Fig. 1e gezeigt ist. Die ansteigende Flanke 29c bewirkt gemeinsam mit dem 1-Pegel, der bereits an dem Eingang 16a des UND-Gatters vorhanden ist, daß die Spannung an dem Ausgang 16c des UND-Gatters (Fig. 1f) eine ansteigende Flanke 30c hat und anschließend auf dem hohen, 1-Pegel 3Od ist. Obgleich die Eingangssteuerspannung V. auf dem niedrigen O-Pegel bleibt, wird der 1-Pegel, der nun an dem Eingang 24b des ODER-Gatters 24 vorhanden ist, von diesem Gatter 24 durchgelassen, so daß er die Schaltvorrichtungsgateeingangsspannung an der Klemme 10'c auf einen Pegel 26e (in dem Teil 26d) erhöht, der ausreicht, um die Schaltvorrichtungsgateelektrode wieder einzuschalten. Der gesteuerte Kreis der Schaltvorrichtung 10' spricht tatsächlich nicht auf das Wiedereinschalten der Gateelektrode an, da der gesteuerte Kreis der Schaltvorrichtung in dem im wesentlichen gesättigten Zustand verriegelt wurde. Die Spannung an dem ersten Eingang 16a des UND-Gatters bleibt deshalb auf dem 1-Pegel-Teil 28d. Wenn jedoch die Gateansteuerspannung V^₀, auf den 1-Pegel des Teils 26e ansteigt, beginnt die Spannung an dem Ausgang der Verzögerungsschaltung 18 anzusteigen, und diese Spannung erreicht später zu einer Zeit t₃=t₂+c+t_d den Wert, bei dem der Komparator 20 umschaltet und bewirkt, daß die Spannung an dem zweiten Eingang 16b des UND-Gatters mit der abfallenden Flanke 29e auf einen O-Pegel 29f fällt. Da beide Eingänge des Gatters 16 nicht mehr auf dem 1-Pegel sind, fallen der Gatterausgang 16c und der erste Eingang 24b des ODER-Gatters mit der Flanke 3Oe auf einen niedrigen, O-Pegel 3Of, wodurch die Schaltvorrichtungsgateansteuerspannung ausgeschaltet wird. Die Gateansteuerspannung fällt auf null ab, wie es in dem Teil 26f gezeigt ist, und zu einer Zeit t₃+b danach fällt die Gateansteuerung wieder unter den Gateschwellenwert, und die Vorrichtung 10' sollte wieder ausschalten. Wenn die Vorrichtung 10' tatsäch-

lieh zu dieser Zeit ausschaltet, steigt die Spannung an den Klemmen 1Oa und 1O'a sowie an dem Eingang 14a des ersten Komparators 14 mit der Flanke 27e auf den Quellenspannungspegel 27' an. Anschließend ist die Vorrichtung in dem "AUS"-Zustand. Beispielshalber wird angenommen, daß der Vorrichtungsstrom nicht auf etwa 50 % des Verriegelungsstromwerts verringert worden ist und daß die Vorrichtung wieder in dem verriegelten Zustand bleibt und zur Zeit t₃+b nicht ausschaltet. Demgemäß wird die sinkende Gatespannung in der Verzögerungsschaltung 18 verzögert, und zu einer Zeit t., wobei gilt t.=t₃+c+t,, ist die sinkende Spannung an dem Eingang 20a' des zweiten Komparators wieder niedrig genug, um zu bewirken, daß der Komparatorausgang 20c und der zweite Eingang 16b des UND-Gatters 16 eine ansteigende Flanke 29g auf einen hohen, 1-Pegel 29h haben. Da die Spannung V^₆ an dem ersten Gattereingang auf dem hohen Pegel 28d bleibt, steigt die Spannung an dem Ausgang 16c des UND-Gatters und an dem Eingang 24b des ODER-Gatters wieder mit der Flanke 30g auf den hohen, 1-Pegel 30h an. Daraufhin erfährt die Vorrichtungsgatespannung wieder eine · Änderung in dem Teil 26g, der zur Zeit t. beginnt, und steigt auf einen hohen, 1-Pegel 26h zur Zeit t.+c an. Da die Vorrichtung noch verriegelt ist, hat diese zweite Hilfseinschaltung der Gateelektrode keinen sichtbaren Effekt, Auf den Anstieg der Spannung an der Gateansteuerklemme 10'c hin steigt jedoch die verzögerte Spannung an dem zweiten Komparatoreingang 20a an, und die Spannung an dem Ausgang 20c des zweiten Komparators 20 sinkt zu einer Zeit t₅=t₄+ c+t,. Auf die abfallende Flanke 29i der Spannung an dem zweiten Eingang 16b des UND-Gatters auf den niedrigen, O-Pegel 29j hin erhält die UND-Gatter-Ausgangsspannung eine fallende Flanke 3Oi auf einen niedrigen O-Pegel 3Oj. Dieser O-Pegel wird an den Eingang 24b des ODER-Gatters angelegt und beseitigt wieder die Schaltvorrichtungsgateansteuerung. Zu Erläuterungszwecken wird angenommen, daß zu dieser Zeit der Strom in der Last 11 ausreichend abgenommen hat, damit ein normaler Ausschaltbetrieb durchgeführt werden kann, bei-

spielsweise ist der Laststrom nun auf etwa 10 A gegenüber einem Spitzenlaststrom von 20 A, aber noch wenigstens eine Größenordnung größer als der Verriegelungshaltestrom (von etwa 0,2 A) für den Ausschaltzustand bei der Gateansteuerung null. Deshalb wird der Verriegelungshaltestromzustand nicht erreicht, wenn die Vorrichtungsgateelektrode angesteuert wird, und auf die fallende Flanke 26i der Gatespannung hin (Fig. 1b) schaltet die Schaltvorrichtung tatsächlich aus, wenn der Vorrichtungsstrom um etwa die Hälfte des Verriegelungsstromwertes sinkt. Die Kollektorspannung an dem Eingang 14a des ersten Komparators steigt nun (mit der Flanke 27i) auf den Quellenspannungswert 27j. Auf das tatsächliche Ausschalten der Schaltvorrichtung 10" hin haben die Komparatorausgangsspannung und die Spannung an dem ersten Eingang 16a des UND-Gatters eine fallende Flanke 28i auf einen O-Pegel 28j. Da die Spannung an dem Eingang 14a des ersten Komparators 14 auf dem hohen Pegel 27j bleiben wird, bleibt der Eingang 16a auf dem niedrigen Pegel 28j, und der Gatterausgang 16c bleibt auf dem niedrigen Pegel 3Oj. Zu einer Zeit t₅+c+t, danach bewirkt die verzögert abfallende Gateansteuerflanke, daß der Ausgang 20c des zweiten Komparators eine ansteigende Flanke 29k an dem UND-Gatter-Eingang 16b erzeugt, der daran anschließend auf einem hohen, 1-Pegel 29a¹ gehalten wird, wodurch die Signalgrößen in der nun ausgeschalteten Schaltvorrichtung und deren Ausschaltschaltung 10 alle wieder zu den Anfangszuständen zurückgekehrt sind, bevor das nächste Einschalten der Schaltvorrichtung 10' erfolgt.

Es ist somit zu erkennen, daß, wenn eine verriegelbare, gategesteuerte Schaltvorrichtung vom IGT/IGR- oder ähnlichem Typ im verriegelten Zustand ist, die selbstkommutierte Ausschaltschaltung 10 die Gatesteuerelektrodenspannung der Schaltvorrichtung mit relativ kurzen Impulsen (deren Dauer durch die Verzögerungseigenschaften der Verzögerungs-

schaltung 18 und der dv/dt-Einrichtung 26, falls diese benutzt wird, festgelegt ist) zyklisch tasten wird und die GateSteuerimpulse zyklisch anlegen wird, bis der Strom der verriegelten Vorrichtung unter einen Gateansteuerausschaltstrom abgesunken ist, der ein gewisser Prozentsatz der Verriegelungsstromgröße ist, wobei bei diesem Strom das zyklisch getastete Gateansteuersignal die verriegelte Schaltvorrichtung veranlassen wird, bei einem Laststrom auszuschalten, der wesentlich größer ist (und typisch wenigstens eine Größenordnung größer ist) als der Selbstentriegelungsoder Haltestrom der Schaltvorrichtung. Da die zyklischen Impulse (in Fig. 1f als Impuls 30-1, 30-2, ... bezeichnet) eine relativ kurze Dauer haben können, und zwar entsprechend der möglichen Schaltgeschwindigkeit der Vorrichtung 10', kann sogar eine verriegelte Vorrichtung 10' in einer relativ kurzen Zeit ausgeschaltet werden, wodurch die zusätzliche Verlustleistung entweder in der Schaltvorrichtung 10' oder in der zugeordneten Last 11 in bezug auf die zusätzliche Verlustleistung darin, welche beim selbstentriegelnden Ausschalten auftreten würde,minimiert wird.

Wie oben erwähnt kann die selbstkommutierte Ausschaltschaltung benutzt werden, wenn eine Bipolaritätswechselstromquelle 12" eine Last 11 speist. Wenn die Wechselstromquelle 12' benutzt wird, muß die einzelne unipolare Schaltvorrichtung 10' durch wenigstens zwei Schaltvorrichtungen ersetzt werden, wie es in den Fig. 2a und 2b gezeigt ist. In beiden Figuren sind zwei IGT/IGR-Vorrichtungen 10'-1 und 10'-2 so angeschlossen, daß ihre Gateelektroden mit der gemeinsamen Gateelektrodenansteuerklemme 10'c verbunden sind, wogegen die Emitter/Katode-Elektrodenklemmen beider Vorrichtungen mit der gemeinsamen Schaltungsklemme 10'b verbunden sind. Die Kollektor/Anode-Elektrode der Schaltvorrichtung 10'-1 ist mit einer ersten Klemme 10'a-1 und von dieser aus mit einer ersten Last-Quelle-Anschlußklemme 10a-1 verbunden, wogegen die Kollektor/Anode-Klemme der anderen Schaltvorrich-

tung 10' —2 mit der weiteren Klemme IO'a-2 und von dieser aus mit einer zweiten Last-Quelle-Anschlußklemme 10a-2 verbunden ist. Dem gesteuerten Kreis jeder Vorrichtung 10'—1, 10'-2 ist eine rückwärtsgepolte, in einer Richtung leitende Vorrichtung in Form von rückwärtsleitenden Dioden 1O'-1a bzw. 1O'-2a parallel geschaltet.

Wenn der Schalter S, der in Reihe zwischen der Last 11 und der Wechselstromquelle 12' zwischen den Klemmen 10a-1 und 10a-2 angeordnet ist, geschlossen wird, dann leitet diejenige der Vorrichtungen 10'—1 und 10'-2, die dann eine positive Kollektor/Anode-Spannung hat, auf ein Gateansteuersignal an der Klemme 10'c hin, wogegen die Rückwärtsleitungsdiode an der anderen Vorrichtung leitet, um den Stromkreis zu schließen. Wenn beispielsweise die Spannung auf der Schalterseite der Quelle 12' in einem besonderen Augenblick positiv ist, fließt der Strom von der Quelle 12' über den geschlossenen Schalter S und die Last 11 zu den Klemmen 10a-1 und 10'a-1 und von diesen aus über die Schaltvorrichtung 10'-1 (wenn die geeignete Gatesteuerspannung an die Klemme 10'c angelegt worden ist) und von dieser aus über die nun vorwärtsvorgespannte Diode 1O'-2a zu der Klemme 1O'a-2 und der Klemme 1Oa-2 und von dieser aus zurück zu der Quelle 12'.

In einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform, die in Fig. 2a gezeigt ist, enthält die erste Komparatoreinrichtung zwei Komparatoren 14-1 und 14-2, bei denen jeweils der nichtinvertierende Pluseingang 14-1b bzw. 14-2b mit dem Komparatorreferenzpotential (Schaltungsbetriebspotential +V) verbunden ist und bei denen jeweils der invertierende Minuseingang 14-1a bzw. 14-2a über einen zugeordneten Strombegrenzungswiderstand 15-1 bzw. 15-2 mit der Kollektor/ Anode-Klemme 10'a-1 bzw. 1O'a-2 der zugeordneten Schaltvorrichtung separat verbunden ist. Die Komparatorausgänge 14-1c, 14-2c sind jeweils einzeln mit einem Eingang 32a bzw. 32b eines zwei Eingänge aufweisenden UND-Gatters 32 verbunden,

dessen Ausgang 32c mit dem ersten Eingang 16a des anschließenden UND-Gatters 16 verbunden ist. Die leitende Diode 10'-1a oder 10'-2a, die den Komparatoren 14-1 bzw. 14-2 zugeordnet ist, verhindert, daß der invertierende Eingang dieses Komparators eine negative Augenblicksspannung empfängt, die mehr als einen Diodenspannungsabfall unter dem gemeinsamen Schaltungspotential ist. Derjenige Komparator, der einer leitenden Diode zugeordnet ist, ist effektiv während dieses Polaritätshalbperiodenteils der Wellenform der Quelle 12' außer Betrieb. Der andere Komparator, bei dem die Schutzdiode an die zugeordnete Schaltvorrichtung im rückwärtsvorgespannten Zustand angeschlossen ist, empfängt die Kollektor/Anode-Spannung mit der richtigen Polarität aus der zugeordneten Schaltvorrichtung und arbeitet auf dieselbe Weise wie der oben beschriebene einzelne Komparator 14. Da der eine oder der andere Komparatorausgang 14-1c oder 14-2c auf den niedrigen Pegel zu irgendeiner Zeit während der Quellenperiode umschalten kann, gestattet das UND-Gatter 32 die geeigneten übergänge jedes Komparatorausgangs zu dem UND-Gatter-Eingang 16a zu übertragen.

Es ist zwar vorgesehen, die selbstkommutierte Ausschaltschaltung 10 für Unipolaritäts- oder Bipolaritätsquellen mit einem oder beiden ersten Komparatoren 14, dem zweiten Komparator 20, den Gattern 16, 24 und 32 plus der gewünschten dv/dt-Steuerschaltung 26, der Verzögerungseinrichtung 18 und der Referenzeinrichtung 22 in einer einzelnen integrierten Schaltung mit mehreren Anschlüssen auszubilden, welcher das Betriebspotential +V und das gemeinsame Schaltungspotential sowie das Eingangssignal V. zugeführte werden und welche das Schaltvorrichtungsgatesteuersignal an einer zusätzlichen Klemme liefern wird, wogegen Klemmen zum überwachen der Kollektor/Anode-Spannung an wenigstens einer externen Schaltvorrichtung 10" vorgesehen sind, es kann jedoch vorteilhaft sein, die Kosten selbst der Ausführungsform als integrierte Schaltung zu reduzieren und gewiß die

Kosten einer Ausführungsform der Schaltung mit diskreten Bauelementen, die mit einer Wechselstromquelle benutzt wird, zu reduzieren. Die Schaltung nach Fig. 2b gestattet, den einzelnen ersten Komparator 14 zu benutzen, und zwar durch Hinzufügen einer die Polarität abfühlenden "ODER"-Eingangseinrichtung 34. Die Einrichtung 34 enthält eine erste und eine zweite Quellenpolaritätsabfühldiode 34a bzw. 34b, deren Anoden mit der Kollektor/Anode -Elektrode 1O'-1abzw. 1O'-2a der zugeordneten IGT/IGR-Schaltvorrichtung verbunden sind und deren Katoden gemeinsam mit einer Klemme eines Widerstands 34c an dem invertierenden Eingang 14a des einzelnen Komparators 14 verbunden sind. Die andere Klemme des Widerstands 34c ist mit dem gemeinsamen Schaltungspotential verbunden. Der Strombegrenzungswiderstand 15 ist nun zwischen den Eingang 14a und den Verbindungspunkt des Widerstands 34c und der Dioden 34a, 34b geschaltet. Im Betrieb wird, wenn das Kollektor/Anode-Potential der zugeordneten Schaltvorrichtung von negativer Polarität ist, die zugeordnete Diode 34a oder 34b in Sperrichtung (rückwärtsvorgespannt) betrieben. Das Vorhandensein eines positiven Potentials an der Kollektor/Anode-Elektrode des anderen Transistors (das im wesentlichen während der gesamten Quellenwellenformhalbperiode auftritt, mit Ausnahme eines sehr kurzen Intervalls um einen Quellenspannungsnulldurchgang) bewirkt, daß die andere Diode 34b oder 34a in Durchlaßrichtung (vorwärtsvorgespannt) betrieben wird, wodurch die an dem Widerstand 34c gebildete und an dem Komparatoreingang 14a vorhandene Spannung um einen Diodenspannungsabfall unter der tatsächlichen Kollektor/Anode-Spannung der leitenden Vorrichtung ist. Typisch ist das Schaltungsbetriebspotential +V so, daß der Spannungsabfall an einer der Dioden 34a, 34b die Spannung, bei der der Komparator 14 die Spannung an seinem Ausgang 14c umschaltet, nicht nennenswert beeinflußt. Wenn es jedoch bei einer besonderen Schaltung erforderlich ist, können eine zusätzliche

Diode 36 und ein zusätzlicher Widerstand 38, die gestrichelt dargestellt sind, zwischen der Betriebspotentialquelle +V und dem Komparatorreferenzspannungseingang 14b angeordnet werden, so daß der Spannungabfall der in Durchlaßrichtung betriebenen Diode 36 den Spannungsabfall an der dann leitenden Diode 34a oder 34b kompensiert.

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Claims (15)

1 River Road Schenectady, N.Y./U.S.A. Patentansprüche :

1.1 Schaltung zum selbstkommutierten Ausschalten einer Leistungsschaltvorrichtung (10¹), die eine Steuerelektrode (10'c) und einen Kreis hat, in welchem der Stromfluß durch die Größe eines Ansteuersignals an der Steuerelektrode (10'c) gesteuert wird, wobei der gesteuerte Kreis sich in dem leitenden Zustand bei einem relativ hohen Stromwert verriegelt und sogar bei Vorhandensein einer Ausschaltgröße des Steuerelektrodensignals verriegelt bleibt, bis der Strom in dem gesteuerten Kreis auf einen Haltestrom reduziert worden ist, der wesentlich kleiner als der Verriegelungsstrom ist, gekennzeichnet durch:

eine Einrichtung (14) zum überwachen eines laststrombezogenen Parameters des gesteuerten Kreises der Schaltvorrichtung (10¹), um ein erstes Signal zu erzeugen, wenn wenigstens ein verriegelter Zustand erkannt wird; eine Einrichtung (16, 18, 22) zum Überwachen der Steuerelektrodensignalgröße, um einen ersten und einen zweiten Zustand eines zweiten Signals zu erzeugen, wenn eine erste bzw. zweite Größe des Steuerelektrodensignals erkannt wird, die ausreicht, um ein Ausschalten bzw. Einschalten des Stromflusses in der Schaltvorrichtung (10¹) zu verlangen; und

eine Einrichtung (26) zur Tastung des Steuerelektrodensignals bei Vorhandensein sowohl des ersten Signals als auch eines unter den zweiten Signalzuständen ausgewählten Signalzustands, um die Schaltvorrichtung zu veranlassen, bei einer Stromgröße auszuschalten, die größer als der Vorrichtungshaitestrom ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (10¹) veranlaßt wird, bei einer Stromgröße auszuschalten, die wenigstens eine Größenordnung größer als der Haltestrom ist.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastungseinrichtung (26) enthält: eine Einrichtung zum Empfangen eines äußeren Signals zum Steuern des Einschal tens und Ausschaltens der Schaltvorrichtung (10') sowie eine Einrichtung (16, 24) zum Liefern des Steuerelektrodensig-

-, nals mit einer Größe, die ausreicht, um die Schaltvorrichtung

einzuschalten, und zwar auf entweder das Vorhandensein eines

i- Einschaltsignals an der Einrichtung zum Empfangen eines äus-

seren Signals oder das Vorhandensein sowohl des ersten Signals als auch des einen der zweiten Signalzustände hin, wenn das Steuerelektrodenansteuersignal in einem Ausschaltzustand ist.

4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastungseinrichtung (26) eine Einrichtung (26*) zum Steuern der zeitlichen Änderung des Steuerelektrodensignals enthält.

5. Schaltung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen des Steuerelektrodensignals enthält: ein UND-Gatter (16), das einen ersten Eingang (16a) hat, der das erste Signal empfängt, einen zweiten Eingang (16b), der das zweite Signal empfängt, und einen Ausgang (16c), und ein ODER-Gatter (24) , das einen ersten Eingang (24b) hat, der mit dem Ausgang des UND-Gatters (16) verbunden ist, und

einen zweiten Eingang (24a), der mit der Einrichtung (10b, 10c) zum Empfangen des äußeren Signals verbunden ist, und einen Ausgang (24c), der das Steuerelektrodensignal abgibt.

6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Parameterüberwachungseinrichtung (14) die Spannung an dem gesteuerten Kreis der Leistungsschaltvorrichtung (10') überwacht.

7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsüberwachungseinrichtung enthält: einen Komparator (14), der einen invertierenden Eingang (14a) hat, welcher die Spannung an dem gesteuerten Kreis der Leistungsschaltvorrichtung (10¹) empfängt, einen nichtinvertierenden Eingang (14b) und einen Ausgang (14c), an dem das erste Signal erscheint, sowie eine mit dem nichtinvertierenden Eingang des Komparators verbundene Einrichtung zum Anlegen einer Referenzspannung (+V) an diesen Eingang, deren Größe die maximale Spannung an dem gesteuerten Kreis der Schaltvorrichtung (10¹) sowohl im eingeschalteten als auch im verriegelten Zustand der Schaltvorrichtung festlegt.

8. Schaltung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Strombegrenzungswiderstand (15), der zwischen dem invertierenden Eingang (14a) des Komparators (14) und die Schaltvorrichtung (10¹) geschaltet ist.

9. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrodensignalüberwachungseinrichtung enthält: einen weiteren Komparator (20), der einen invertierenden Eingang (20a), eine nichtinvertierenden Eingang (20b) und einen Ausgang (20c) hat, an welchem das zweite Signal abgegeben wird, sowie eine Einrichtung (22) zum Anlegen eines Referenzpotentials an den nichtinvertierenden Eingang (20b), um die Größe des Steuerelektrodensignals festzulegen, bei der die Schaltvorrichtung (10¹) zwischen dem leitenden und nichtleitenden Zustand des gesteuerten

Kreises umschalten sollte, und außerdem eine Zeitverzögerungseinrichtung (18) zum Verzögern jeder Änderung der Größe des Steuerelektrodensignals um eine vorbestimmte Zeitspanne, bevor das verzögerte Signal an den invertierenden Eingang (20a) des weiteren Komparators (20) angelegt wird.

10. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsschaltvorrichtung (10¹) zum Steuern des Stromflusses aus einer Unipolaritätsquelle (12) durch eine Last (11) dient.

11. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schaltvorrichtungen (10'-1, 10'-2) in einer Schaltungskonfiguration angeordnet sind, die zum Steuern des Stromflusses aus einer Bipolaritätsquelle (12·) in einer Last (11) dient, wobei jede Schaltvorrichtung eine Steuerelektrode (10¹C) hat, die das Steuerelektrodensignal empfängt, daß jeder Schaltvorrichtung (10'-1, 10'-2) eine Einrichtung zugeordnet ist zum Verhindern des Anlegens einer Spannung unrichtiger Polarität an den gesteuerten Kreis der zugeordneten Schaltvorrichtung und daß die Parameterüberwachungseinrichtung (14) Einrichtungen (34a, 34b) enthält, die auf die richtige Polarität der Spannung an dem gesteuerten Kreis jeder zugeordneten Schaltvorrichtung hin das erste Signal liefern.

12. Schaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die das erste Signal liefernden Einrichtungen enthalten: einen Komparator (14), der einen invertierenden Eingang (14a), einen nichtinvertierenden Eingang (14b) und einen Ausgang (14c) hat, an welchem das erste Signal erscheint; eine Einrichtung (+V) zum Anlegen eines Signals an den nichtinvertierenden Eingang (14b) des Komparators (14) , dessen Größe die höchste Spannung an dem gesteuerten Kreis festlegt, bei der irgendeine der Schaltvorrichtungen (10'-1, 10'-2) in

dem Einschalt- oder verriegelten Zustand ist; und Einrichtungen (15, 34a, 34b) zum Verbinden des invertieren Eingangs (14a) des Komparators (14) mit dem gesteuerten Kreis von nur denjenigen Schaltvorrichtungen, an denen die richtige Spannungspolarität vorhanden ist.

13. Schaltung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtung ein Widerstandselement (15) enthält, das zwischen den invertieren Eingang (14a) und ein gemeinsames Schaltungspotential geschaltet ist, und eine gleiche Anzahl von in einer Richtung leitenden Elementen (34a, 34b), die jeweils zwischen die Klemme (1O'a-1, 1O'a-2) nichtgemeinsamen Potentials einer zugeordneten Schaltvorrichtung (10'-1, 10'-2) und den invertierenden Eingang (14a) des Komparators (14) geschaltet und jeweils so gepolt sind, daß sie in der Lage sind, nur zu leiten, wenn die richtige Spannungspolarität an dem gesteuerten Kreis der zugeordneten Schaltvorrichtung vorhanden ist.

14. Schaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Signalerzeugungseinrichtung enthält: eine gleiche Anzahl von Komparatoren (14-1, 14-2), die jeweils einen invertierenden Eingang (14-1a, 14-2a) haben, der die Spannung an dem gesteuerten Kreis einer zugeordneten Schaltvorrichtung (10'-1, 1O'-2) empfängt, einen nichtinvertierenden Eingang (14-1b, 14-2b), der mit sämtlichen anderen nichtinvertierenden Eingängen verbunden ist, und einen Ausgang (14-1c, 14-2c); eine Einrichtung (+V) zum Anlegen eines gemeinsamen Referenzpotentials an sämtliche nichtinvertierenden Komparatoreingänge, das eine Größe hat, die die maximale Größe der Spannung des gesteuerten Kreises für eine Schaltvorrichtung im eingeschalteten oder verriegelten Zustand festlegt; und eine Einrichtung (32) zum Erzeugen des ersten Signals, wenn der Ausgang irgendeines der Komparatoren in einem vorbestimmten Zustand ist.

15. Schaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen des ersten Signals ein UND-Gatter (32) ist, das mehrere Eingänge (32a, 32b) hat, deren Anzahl gleich der Anzahl der Komparatoren (14-1, 14-2) ist, wobei jeder Gattereingang mit einem zugeordneten Komparatorausgang (14-1c, 14-2c) verbunden ist.